创客平台与学科竞赛紧密结合培育青少年科技人才

 创客平台与学科竞赛紧密结合培育青少年科技人才

李永军

石家庄市第四十四中学 河北 石家庄 050000

摘  要:青少年科技人才培养问题是我国科学教育体系具有挑战的一项任务，培养青少年科技创新能力，不仅可以快速提高学生自身的综合科学素养，还决定着中国未来的教育在全球中的科技竞争力。从教育实际问题出发，创客平台与学科竞赛紧密联系是达成该任务的一个途径，将创客平台与学科竞赛紧密结合可以更好的培育青少年的科技思维与科技创新能力。因材施教，并力求能通过组织班级社团活动实践项目及各类科研实践竞赛活动，调动激发学生对科学创新探索的积极性，树立科技自信，逐步提升青少年整体科技与综合探究创新能力水平。

关键词:创新；青少年；创客平台；学科竞赛

1 引言

《国家创新驱动发展战略纲要》中提出，我国到本世纪中叶基本建成一个世界科技文化创新发展强国，青少年作为推动祖国发展的重要力量，同时也是推动科技创新的关键力量。在国家转型发展成为世界科技创新强国的新时期，研究如何利用科技教育培养青少年的创新能力，培养科技型人才是教育工作者需要思考的重要问题，推动当代青少年思想道德更加全面协调发展。本文以石家庄市第44中学培育青少年科技人才的方式及成果为例。

创客是一个以激发用户参与创新实践为主要核心理念，是一个面向未来的科技创新驱动2.0产业模式下在中国设计服务与工业制造领域创新的典型，是一批善于创造性思考创新并通过努力去把我们心中的创意梦想变为美好现实的人；学科竞赛，是以课本范围开展的另一种形式的知识竞赛，是真正能帮助广大学生提升个人创新及实践学习能力的综合实践平台。我国经济发展迅速，在如此的环境之下，具有自主创业能力、有创新理念的人更能为社会发展贡献力量。而人才的培养从不是一蹴而就的，人才培养更应从青少年时期抓起，从某种程度来讲，青少年的创新能力与国家经济发展息息相关，与国家社会发展大局密不可分。在不断创新的教育理念下，培养创新科技型人才，更应将创客精神及创新思维纳入教育体系中，使得青少年多元化发展。因此，培育青少年的创客精神与创新思维是如今教育的必然选择。但是因为教育课程难以和实践相结合，课本理论和实际操作总难以融合，所以难以培养出当今社会所需要的复合型科技人才[1]。并且，无论是硬件设施还是知识理论的更新速度，在校园固有的教学模式下都限制了科技型人才的培养。因此，学科竞赛成为打破教育与实践脱节困境的关键。学科竞赛是以教学理论知识和创新技术方法为基础的，通过竞赛模式，引导每个学生发现科学问题、解决科学问题，以充分提升其综合自主探究学习能力，加强青少年创新创造、独立思考的能力[2]。通过团队合作的形式准备比赛，可以增强青少年团队意识的培养，增强互帮互助的团队精神，最终多方面提升青少年的综合能力，提高教育水平，培养创新科技型人才，并引导青少年深入思考，为社会实际问题的解决贡献自己的力量。

学校在人才培养实践过程中应该注重学生自身创新能力还有创新意识的有效培养，为科技型人才的培育提供一条有效的路径，有利于提高学生的综合素养[3]。开展创客教育与学科竞赛，潜移默化中提高青少年学习的主动性和积极性[4]。

2  目前存在的问题

青少年参与科技竞赛活动频次情况统计如图1所示，百分之五十以上的青少年从未参与过科技竞赛活动，参加3次以上科技竞赛活动的青少年比例不足百分之二十[5]。青少年对于科技竞赛活动总体积极性不高且参与科技活动的频次呈现降低趋势。青少年、家长、老师和学校对于参与科技竞赛活动的价值认知不足，大多认为参与科技竞赛活动会给学业带来压力。研究发现，尽管有很多家长对于孩子参与科技竞赛活动表示支持态度，但教师和学校的应试教育理念也使得很多科技竞赛活动难以有效开展。

青少年参与科技活动类型的分布如图2所示，对于科学探究实践类、科技类综合赛和学科研学类的科技活动，参与比例随着年龄增长越来越低，而学科竞赛类高中比初中的参加比例更高。更多的学生参加学科竞赛是为了考个好学校，而不是为了自己的兴趣爱好，同时也证明青少年的科技活动参与度与教师的引导密切相关[6]。

图1 青少年参与科技活动频次分布           图2 青少年参与科技活动类型的分布

3  学科竞赛对青少年影响分析

为研究学科竞赛对青少年的影响，对青少年进行抽样问卷调查并对青少年的价值观进行信度检验，结果如表1所示，青少年整体效果、兴趣提升、价值认同、自我效能和就职意向方面的价值观信度系数均高于0.8，参赛动机方面的价值观信度系数低于0.7，结果表明青少年对于参加学科竞赛表现为积极态度。

表1 调查问卷信度检验结果

学科竞赛活动对学生的科学情感态度价值观影响的统计如图3所示，学科竞赛活动对于青少年的科学情感态度价值观的自我效能、职业意向方面有较大的提升。通过计算图3的均值和标准差可知，学科竞赛在提升青少年的价值观认同和激发科学兴趣方面有比较明显的提升效果，且提升效果相对稳定。

因此，参与学科竞赛活动不仅可以全面提升当前青少年的一些基本理论科学素养，激发他们对于科学研究热情，更能提高我国青少年对未来科学技术知识的基本理解，并对于培养提升其学术创新科学精神和实践运用能力水平等多方面都有促进推动作用[7]。

图3 学科竞赛活动对青少年科学情感态度价值观的提升效果

4  创客平台与学科竞赛培育青少年科技人才实践

构建创新科教体系，建立创新科研团队。作为肩负着培育科技型人才责任的系统活动，确保在青少年发展各阶段科技发展教育项目都能够按时进行，从而可以起到进一步强化培养青少年科学创新意识和进一步培养广大青少年科研创新发展能力的作用[8]。在实践教学中需要尽快建立较为完整规范的青少年科教体系，由石家庄市第44中学的科教模式可见，以主题教育实践活动项目为载体，以培育科技人才为目的，结合当前青少年兴趣方向建立活动团队，完成对于具备创新思维青少年英才的选拔以及科技创新人才的培养。建立创造者平台合作机制和学科竞争机制，完成创新团队建设，形成科技创新实践相结合，共同组织青年科教活动。专业指导员将接待和引导青年创新人才，为青年深入实验室开展科研活动提供途径，让青年提前接触科研，体验科研魅力。科教体系架构的整体构建和技术创新支撑团队结构的优化，能够全面推动国家科技人才和科研创新机构人才培养体制的有效改革，充分开放发挥其对创新领军人才的积极培养作用，有利于培育高素质青少年成为适合国家社会需要发展的复合型科技创新人才。我校创客平台与学科竞赛紧密结合创建的学术性社团，其创办的初衷就是为了给学生提供一个能够扩宽视野、展现自我创新性的平台，让学生通过参与活动和竞赛，增强学习的兴趣，以科学工具和创新思维解决实际问题。

图4 创客实验室

引进先进科技，创造创新机会。如今社会环境变化迅速，人工智能、计算机等前沿科学技术发展迅速，在如此的社会背景下，更应引导青少年对于学习生活等方面变化的认知，培养青少年使用科学技术的能力，通过发挥青少年的力量为社会创新发展扩宽道路。为此，在各级学科知识竞赛及活动项目的组织和学校社团文化建立的进行过程实践中更适应和引进了创新型科技，为发展青少年的自主创新思维提供一种展示成果和探索实践创新的好平台，增加广大青少年接触应用和掌握运用新科学技术的实践次数，能够真正在形式多样的课外创新和实践科技活动中培养青少年的协作学习精神、创新能力。在广大青少年群体中以相关机器人知识科普宣传教育为依托组织和开展各类创新主题活动，引导大批青少年主动参与投身到智能机器人技术的科研新产品和研发实践活动大潮中，在全面培养提高青少年科学兴趣特长的基础同时为青少年学生提供多了学习创新机会。2014年12月，我校成立魔幻机器人社团，在教学实践及活动环节中，从进行机器人的相关科普教育训练人手，对智能机器人系统的相关工作原理、智能算法的实现、编程语言使用等基础知识进行全面讲解并同时开展技能基本能力训练，指导在校青少年以理论研究与工作实践紧密结合为基础前提的下，独立进行智能机器人程序开发设计实验和相关实践操作；2015年10月我校成立3D打印社团，利用我校少年宫和科技馆中心等培训机构提供的丰富实训项目场地条件和教学器材，帮助本校青少年学生开展创新科技实践项目活动，使青少年的动手能力及创新思维得到全面锻炼与提高；2016年5月，我校成立青少年电子技师社团，实现科技知识教育全面普及能够更好体现科学探究自主性和创新性，激发出青少年主动探究创新问题和解决具体问题的积极欲望，并且促使青少年更容易融入对于未来科学发展探索研究的浓厚科学氛围，更容易从中学会独立动手能力和独立思考探索能力并在实践中解决问题，更好的培养用于探索的科学精神。综上所述，积极策划组织青少年科技文化创新竞赛活动，使当代青少年在科研创新实践意识、精神素质和综合能力培养等各方面都可以得到良好培养，满足当今国家教育对未来科技与创新型人才多层次培养要求。

坚持自我信念，展现团队风采。创客平台与学科竞赛社团建立初期，人力上支持力度严重地不足，竞赛组织培训工作的力度相对不足，指导竞赛教师人力也有限，每支参赛队伍都还需要再配备专门培养的比赛指导培训教师，师资上的缺乏还导致了学生团队在准备各项比赛的训练过程中始终处于相对孤立无援的状态。以石家庄市第44中学为例，在2014年创建机器人社团的时候，面临着没有实验场所、没有机器人和赛台。于是将长时间不用的机房改造为临时的机器人活动室，经过了半个月时间的电路改造、网孔改造才把社团活动室布置好；社团没有机器人，就只能从任课老师手中借用了教学用的机器人；社团没有赛台，只能用6个电脑桌拼到一起，组成了简易的赛台。石家庄市第44中学参加了第二十二届全国中小学电脑制作活动获得了河北赛区八项奖项，到现在2022年经历了八年的时间，我校一直坚持最开始的信念，才取得了如今的成绩。

5  总结

感谢河北省大中学生科技创新能力培育专项（编号：22E50526D）的支持。综合运用上述理论分析，本题研究结果得出了以下结论。第一，我国现阶段处于转型期，对于青少年专业科技型后备人才十分短缺，青少年参与课外学科竞赛锻炼的学生人数也不多，在有效提升竞赛学生自我效能意识和主动培养创新职业意向方面工作仍需努力，各学科开展竞赛锻炼活动后的实践育人作用效果仍有所差异。第二，研究表明创客平台与学科竞赛结合从科学知识、科学方法知识和科学情感态度价值观等方面提升了当代青少年的综合素质，证明了创客平台与学科竞赛紧密结合培育青少年科技人才的可行性和有效性。第三、创客平台与学科竞赛紧密结合的形式，以我校为例，已经取得了良好的成绩，证明了通过创客平台及各类科研实践竞赛活动，调动激发学生对科学创新探索的积极性，树立科技自信，逐步提高青少年的整体科技与综合探究创新能力。

参考文献

[1]赵博.学科竞赛培养青少年科技人才的效果及相关因素分析研究[J].科普研究,2020,15(6):36-43+101-102.

[2]郭舒晨,李秀菊,赵芳芳,等.我国青少年科技活动参与现状、特征与对策分析——基于全国22座城市的大规模调查结果[J].中国电化教育,2021(12):17-25+54.

[3]张小燕.“双创”教育背景下大学生创客精神的培育研究——基于高职课堂革命视角[J].成才之路,2022(25):9-12.

[4]任友群.切莫截断青少年科技创新人才选拔之路[J].科学与社会,2015,5(3):23-25.

[5]杜宇,张蛟.青少年科技创新教育的问题及解决途径[J].科幻画报,2022(4):57-58.

[6]李木桂.简析“双减”背景下青少年科技创新人才培养[J].云南科技管理,2022,35(3):58-60.

[7]王彦林,杨兆廷,赵鹏飞.新文科建设引领、学科竞赛驱动、创新创业助推的实践教学模式研究[J].河北工程大学学报(社会科学版),2022,39(3):124-128.

[8]毛娜.地方高校学科竞赛与双创人才培养耦合路径初探[J].才智,2022(27):184-186.

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作者简介：李永军，男，1980年出生，中学高级教师，研究方向为创客与机器人教育。

基金项目：河北省大中学生科技创新能力培育专项““智创健康”——中学生人工智能科普创新讲堂系列活动”（编号：22E50526D）